[ابورزان]

اليورانيوم (Uranium)
هو أحد العناصر الكيميائية المشعة الموجودة في الجدول الدوري، ويرمز له بحرف U. عدده الذري هو 92، ومن أبرز صفاته: ثقيل، أبيض فضي، سام، فلزي وقطعة من معدن اليورانيوم الصافي تبدو قريبة من معدن الفضة أو الفولاذ ولكنها ثقيلة جداً بالنسبة نسبة إلى حجمها. حيث أن 3,0 متر مكعب من اليورانيوم يزن أكثر من نصف طن! فهو أثقل معدن موجود في الطبيعة






خاماته

• خام الكارنوتيت k2(UO3)(VO4)2.3H2O
• خام اليورانيت UO2
• خام البيتش بليند

استخلاصه
اولا يتم تكسير الخام إلى قطع صغيرة ثم يتم تجميعها عن طريقة الطفو باستخدام حمض الفوليك, ثم يتم تحميصها في الهواء حتي يتم تحوليها إلى الأكاسيد المقابلة, بعد ذلك يتم تصفيتها في مزيج من حمض الكبريتيك وبرمنجانات البوتاسيم حتى نتأكد من أكسدة اليورانيوم الموجود بالخام يتم ترسيب اليورانيوم بأضافة هيدروكسيد الصوديم حتي يتحول الي الصيغه غير الذائبه (Na2U2O7) ويطلق عليها اسم الكعكة الصفراء yellow cake, بعد ذللك يتم اضافة حمض النيتريك حتى يتحول إلى نترات اليورانيم UO2(NO3)2 (H2O)nالذي يتم أمرار بخار الفلور عليه متحولا إلى بخار من فلوريد اليورانيم (UF4) ثم يتم استخلاص اليورانيوم النقي بواسطة الاختزال عن طريق عنصر الكالسيوم ويتم استخلاص نظائر اليورانيوم أيضا بطريقة مماثلة.




أهم النظائر

• (نظير ذري 235) وهو قابل للانشطار (fissile ) ويتواجد في خام اليورانيوم بنسبه صغيره 0.7 بالمائة و يستخدم في المفاعلات النووية وتصنع منه القنابل الذرية والهيدروجينية الاندماجية والانشطارية.

• (نظير ذري 238) ويتواجد في الخام بنسبة كبيره 99.3 وهو غير قابل للانشطار (non fissile) وهو مايتم تخصيبه للاستخدام في المفاعلات النووية و يستخدم في الدراسات والتشخيص ويستعمل أيضاً في تحسين الزراعة والعلاج الكيماوي ويستخدم في تتبع وصول الدواء لاماكنه داخل الجسم الحي.

• (نظير ذري 234) ويتواجد كشوائب داخل الخام بالاضافة إلى (نظير ذري 233) ويستخدم في المفاعلات المولدة للوقود النووي breeder reactor.

فتره نصف العمر
عنصر اليورانيوم ذو نشاط إشعاعي، إذ أن ذراته تتفتت ببطء مطلقة طاقة في شكل إشعاع حيث تبلغ فترة نصف العمر له حوالي ( 7^10 * 4.9 )سنة بالنسبة إلى (نظير ذري 235)، و حوالي ( 8^10 * 7.04) سنة بالنسبة إلى (نظير ذري 238).

عملية الأنشطار النووي لليورانيوم


في حالة استخدام اليورانيوم في الأغراض السلمية يجب أن لا تتعدى نسبة اليورانيوم المخصب عن 4 بالمائة. وعامل التحفيز النيوتروني يجب أن يكون أقل من الواحد أما في حالة أستخدامه في الحالات التفجيرية يجب أن يصل نسبة اليورانيوم المخصب إلى 80 بالمائة وعامل التحفيز النيتروني يجب أن يكون أكبر من الواحد، حيث إن عامل التحفيز النيتروني هو عدد النيترونات المستخدمة في انشاء سلسلة التفاعلات chain reaction في المفاعل النووي

عملية تخصيب اليورانيوم Uranium enrichement عبارة عن عزل نظائر عناصر كيميائية محددة Isotope separation من عنصر ما لغرض زيادة تركيز نظائر اخرى للحصول على مادة تعتبر مشبعة بالنظير المطلوب على سبيل المثال عزل نظائر معينة من اليورانيوم الطبيعي للحصول على اليورانيوم المخصب و اليورانيوم المنضب . وتتم عملية التخصيب على مراحل حيث يتم في كل مرحلة عزل كميات أكبر من النظائر غير المرغوبة حيث يزداد العنصر تخصيبا بعد كل مرحلة لحد الوصول إلى نسبة النقاء المطلوبة.
على سبيل المثال اليورانيوم المخصب عبارة عن يورانيوم تمت زيادة نسبة نظائر اليورانيوم-235 فيه وازالة النظائر الأخرى. وعملية التخصيب هذه صعبة و مكلفة وتكمن الصعوبة ان النظائر الذي يراد ازالتها من اليورانيوم شبيهة جدا من ناحية الوزن للنظائر الذي يرغب بالابقاء عليها و تخصيبها ويتم عملية التخصيب باستخدام الحرارة عبر سائل او غاز لتساهم في عملية عزل النظائر غير المرغوبة وهناك طرق اخرى أكثر تعقيدا كاستعمال



أجهزة الطرد المركزي في أحد المفاعلات بالولايات المتحدة الأمريكية.


اليورانيوم الطبيعي

238UF6 Dunkelblau, 235UF6





اليورانيوم هو المكون الوحيد الذي يمكن أن ينتج طاقة نووية ، يحتوي اليورانيوم الطبيعي على ذرات ذات كتلات مختلفة تسمى النظائر وتوجد عادة في (اليورانيوم 238) و(اليورانيوم )235. والنسب كمايلي:

• (اليورانيوم 238 )- 99،3 %
• (اليورانيوم 235) -0،7 %
• النظائر الأخرى - 0،01

مراحل إستخلاص اليورانيوم
1- استخلاص معدن اليورانيوم الخام من المناجم ( حوالي 1-5 كلغ للطن) ، ثم التنقية ثم التحويل.
2- يتم سحق المعدن تمهيداً لاستخلاصه وينتج عن ذلك مسحوق بني الكعكة الصفراء الذي يحتوي على 70% من ثاني أكسيد اليورانيوم- (أكسيد اليورانيوم المركز).
3- تحويل أكسيد اليورانيوم (الكعكة الصفراء) إلى غازهكسا فلورايد اليورانيوم.
4- التخصيب - بغرض زيادة محتوى اليورانيوم 235 خلال عملية فصل النظائر- تزيد من نسبة اليورانيوم 235 بفصله عن اليورانيوم 238.

عملية التخصيب
1-التخصيب هو عملية فصل اليورانيوم 238 واليورانيوم 235 ، ويتم بواسطة الطرد المركزي للغاز. حيث يتم تغذية الاسطوانة الدائرة (الطرد المركزي) -التي تدور على قاعدة يديرها محرك - بغاز اليورانيوم هكسا فلورايد - يذهب اليورانيوم في حالته الغازية إلى جهاز الطرد المركزي ويحول من 50-70 ألف دورة في الدقيقة.
2- تتجمع الجزيئات الأكثر ثقلاً من اليورانيوم 238على جدار الأسطوانة ويهبط وهو اليورانيوم الأقل تخصيباً.
3- تتجمع الجزيئات الأخف من اليورانيوم 235 بالقرب من مركز الاسطوانة ويتحرك لأعلى.
4- يتم إرسال اليورانيوم 235 المخصب إلى جهاز ثاني للطرد المركزي ، يجري تغذية المرحلة التالية بغاز ثم تخصيبه على نحو طفيف بيورانيوم 235.
5- يتم الدفع بغاز مستنفد على نحو خفيف من اليورانيوم 235 لعمل تغذية راجعة إلى المرحلة السابقة.


اليورانيوم المخصب
يستخدم اليورانيوم المخصب في صناعة القنابل النووية، حيث يجب أن يرتفع مستوى اليورانيوم 235 قبل أن يتم حرقه كوقود في المفاعلات النووية أو أستخدامه لصنع الأسلحة النووية.


الأنشطار النووي Nuclear fission
هي عملية انشطار نواة ذرة ما إلى قسمين او أكثر ويتحول بهذه العملية مادة معينة إلى مادة اخرى وينتج عن عملية الأنشطار هذه نيوترونات و فوتونات حرة( بالاخص اشعة گاما) ودقائق نووية مثل دقائق ألفا alpha particles ودقائق بيتا beta particles. يؤدي انشطار العناصر الثقيلة إلى تكوين كميات ضخمة من الطاقة المتحركة.
تستعمل عملية الأنشطار النووي لتزويد الوقود لمولدات الطاقة النووية وتحفيز انفجار الأسلحة النووية واذا امكن اخضاع عنصر ثقيل إلى سلسلة من الأنشطارات النووية فان ذلك سيؤدي إلى تكوين ما يسمى بالوقود النووي ويتم تحفيز هذه السلسلة المتاعقبة من الأنشطارات النووية في المفاعلات النووية ويعتبر اليورانيوم-235 و البلوتونيوم - 239 من أكثر انواع الوقود النووي استعمالا. تبلغ كمية الطاقة الناتجة من كمية معينة من الوقود النووي ملايين اضعاف الطاقة الناتجة من نفس الكمية من البنزين.


انشطار نووي


عملية الأنشطار النووي لليورانيوم





منقووووووووووووووووووووول من ويكيبيديا للفائدة